太平洋棘冠海星（Acanthaster cf. solaris）的日摄食率随体型与珊瑚覆盖度在大堡礁变化

《Coral Reefs》：Daily feeding rates of Pacific crown-of-thorns starfish (Acanthaster cf. solaris) vary with body size and coral cover across the Great Barrier Reef

　　

高密度棘冠海星（CoTS, Acanthaster spp.）的生态效应由其累积的摄食压力对珊瑚集合体的作用驱动，因此准确预测摄食影响对管理至关重要。尽管如此，对摄食行为的时空动态及其背后的环境和生物驱动因素的有限理解，限制了研究人员预测摄食影响的能力。研究人员量化了澳大利亚大堡礁（GBR）上广泛环境条件和种群密度梯度下565只西太平洋棘冠海星（Acanthaster cf. solaris）的日摄食率。棘冠海星体型和局部珊瑚覆盖度成为日摄食率的最强预测因子，而种群密度、季节和水温无显著影响。值得注意的是，在高珊瑚覆盖度站点的大型棘冠海星（>40 cm）比低珊瑚覆盖度站点的小型个体（15–25 cm）消耗的珊瑚组织多出十倍以上，平均日消耗率分别为221.99 cm²和18.86 cm²（平面面积）。这些日摄食估算值汇总了所有被消耗的不同珊瑚属。研究人员提供了不同体型类别和珊瑚覆盖度下的日摄食率估算，这些估算值直接与GBR现有监测方法兼容，提供了生态相关参数以改进暴发影响建模，并实现更准确的珊瑚损失预测，从而支持GBR上针对性的棘冠海星控制。

**研究背景与问题**
棘冠海星（CoTS, Acanthaster spp.）是高效的珊瑚捕食者，其高密度种群暴发可导致大规模珊瑚死亡，加剧珊瑚礁退化。尽管已知CoTS的摄食压力是驱动生态影响的关键，但对摄食行为的时空动态及其环境与生物驱动因素的理解仍十分有限，限制了准确预测摄食影响的能力。现有研究多基于小样本或局部区域，缺乏对广泛梯度下个体摄食率变异性的系统评估。为此，研究人员在澳大利亚大堡礁（GBR）开展了大规模研究，旨在量化不同环境条件和种群密度下西太平洋棘冠海星（Acanthaster cf. solaris）的日摄食率，并探究体型、珊瑚覆盖度、种群密度、季节、水温等因子的相对作用，以改进暴发影响模型，提升珊瑚损失预测的准确性。该论文发表在《Coral Reefs》。

**主要技术方法概述**
研究人员于2023年3月至2024年3月，在GBR中北部和北部5个区域（Townsville、Cairns、Lizard、Princess Charlotte Bay、Cape Grenville）的24个礁体上，采用Scooter-Assisted Large Area Diver-based (SALAD)调查法，对565只个体CoTS进行即时摄食疤痕测量。使用属特异性校准曲线将线性尺寸转换为二维（2D）平面面积和三维（3D）组织表面积，并基于疤痕持久性（夏季5天，冬季7天）估算日摄食率。通过50 m点截距样线（PIT）记录总珊瑚覆盖度和Acropora覆盖度，同时采用广义线性混合效应模型（GLMM）和增强回归树（BRT）进行变量筛选和模型拟合，分析体型、珊瑚覆盖度、种群密度等因子的影响。

**研究结果**

**采样努力量**
共完成208次SALAD调查，测量超过2,600个摄食疤痕。环境条件差异显著：珊瑚覆盖度范围5.66%–90.34%，Acropora覆盖度0–75.11%，CoTS密度1.69–73.68 CoTS·ha^-1，水温24–31°C。这种变异为评估各因子相对影响提供了有力对比。

**日摄食率**
对于所有三种摄食指标（珊瑚群落数量、2D平面面积、3D组织表面积），CoTS体型是最强且最一致的预测因子（p < 0.001），摄食率随体型增大而显著增加。种群密度对任何指标均无显著影响（p > 0.05）。珊瑚覆盖度对2D和3D面积有正向影响，但对群落数量无显著影响。

**珊瑚群落数量**
所有个体预测日摄食群落数为0.81 colonies·day^-1 ± 0.02 SE，模型解释16.1%变异。体型间差异显著，但珊瑚覆盖度和种群密度无显著效应。

**平面（2D）面积**
预测日平均平面消耗面积为164.04 cm²·day^-1 ± 8.30 SE，模型解释43.8%变异（固定效应35.8%）。每个体型类别的预测值均显著增加，最高珊瑚覆盖度类别（>50%）与其他类别间差异显著（p < 0.05）。

**组织（3D）表面积**
预测日平均3D表面积消耗为900.46 cm²·day^-1 ± 42.93 SE，模型解释43.5%变异（固定效应34.0%）。体型类别间差异显著，最高珊瑚覆盖度类别与0–15%和30–50%类别间差异显著（p < 0.05），但与15–30%类别无显著差异（p = 0.11）。

**讨论与结论**
研究人员发现，CoTS日摄食率存在巨大个体差异，体型和珊瑚覆盖度是关键驱动因素。大型个体（>40 cm）在高覆盖度站点（>50%）的平面消耗面积（221.99 cm²·day^-1）是小型个体（15–25 cm）在低覆盖度站点（18.86 cm²·day^-1）的10倍以上，表明使用统一人均摄食率假设的传统暴发模型存在严重缺陷。与先前研究不同，季节和水温未表现出显著影响，但温度范围较窄，仍需进一步研究。种群密度无显著效应，可能与观测密度范围有限有关。研究结论明确指出：有效预测CoTS暴发生态影响需基于体型和珊瑚覆盖度的分层摄食率估算，而非仅依赖密度。研究人员提供了与GBR现有监测方法直接兼容的预测日摄食率表（Table 2），可立即用于管理数据集，实现更准确的珊瑚损失预测和针对性控制优先级排序。该研究强调，珊瑚覆盖度（尤其是Acropora覆盖度）是影响CoTS摄食行为及种群动态循环的关键因素，应在所有监测和建模中加以量化，从而为空间精细化的生态风险评估提供科学依据。